научная статья по теме AFLP-АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ В РОДЕ MALUS MILL. (ЯБЛОНЯ) Биология

Текст научной статьи на тему «AFLP-АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ В РОДЕ MALUS MILL. (ЯБЛОНЯ)»

ГЕНЕТИКА, 2015, том 51, № 10, с. 1126-1133

ГЕНЕТИКА РАСТЕНИЙ ^

УДК 575.174.015.3:582.734.3

AFLP-АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ В РОДЕ Malus Mill. (ЯБЛОНЯ)

© 2015 г. Е. Н. Савельева1, А. М. Кудрявцев1

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, Москва 119991

e-mail: ekaterina.n.saveleva@gmail.com Поступила в редакцию 30.03.2015 г.

Впервые был проведен молекулярно-генетический анализ видов и сортов яблони российских коллекций методом AFLP-маркирования с целью изучения генетического разнообразия в роде Malus, а также для уточнения филогении и решения некоторых спорных вопросов систематики рода. В исследование были взяты 91 образец яблони, включая виды из пяти секций рода Malus, а также гибридные виды. Уровень полиморфизма составил 90.2%. Показано, что классическая систематика рода Malus, выделяющая пять секций на основании различий по морфологическим признакам, правомерна и вполне может быть использована для классификации яблони. Установлена видовая принадлежность сортов народной российской селекции Антоновок — все они относятся к виду M. domestica. Показано, что сорт яблони Якутская является одомашненным видом секции Gymnomeles, предположительно вид M. baccata. В результате AFLP-анализа удалось подтвердить гибридность многих видов. Была показана связь сортов яблони серии Golden с американскими дикими видами. Получены данные, свидетельствующие, что вид M. sieversii был предком не только яблони домашней, но и других видов секции Malus.

Ключевые слова: яблоня, генетическое разнообразие, AFLP-анализ, филогения. DOI: 10.7868/S001667581510015X

Яблоня относится к роду Malus и вместе c родом Pyrus (груша) образует подсемейство Mal-oideae, семейство Rosaceae [1].

На данный момент существуют различные классификации, насчитывающие от 25 до 78 видов рода Malus, в зависимости от присвоенного ранга таксона и количества предполагаемых гибридов [2, 3]. Harris et al. выделяют 55 видов в соответствии с классификацией Phipps et al. [4, 5]. Zhou выделяет 30—35 видов [6]. Только 17 видов упоминается в базе данных USDA, NRCS в 2006 г. [7]. Систематика яблонь может быть уточнена с помощью методов молекулярно-генетического анализа, поскольку эти подходы дают дополнительные и однозначные маркеры в дополнение к морфологическим признакам, на которых базируются современные общепринятые классификации. Поскольку молекулярно-генетические маркеры позволяют еще и уточнять и количественно оценивать филогенетические отношения между родственными видами, классификации, созданные с их использованием, будут максимально приближенными к естественным [8].

В качестве одного из методов молекулярно-ге-нетического маркирования может быть использован метод анализа полиморфизма длин ампли-фицированных фрагментов — AFLP (amplified fragment length polymorphism). AFLP-анализ яв-

ляется информативным и эффективным (вместе с тем несложным в исполнении) методом для изучения генетического разнообразия на внутри- и межвидовом уровнях, для решения вопросов филогении и систематики растений [9—13].

Ранее AFLP-анализ применялся для идентификации сортов яблони домашней M. domestica и мутантных форм [14]. Кроме того, метод был использован для создания генетических карт сцепления двух сортов яблони домашней [15]. Однако для решения спорных вопросов систематики видов рода Malus AFLP-анализ ранее не применялся.

На территории Российской Федерации имеются богатые коллекции рода Malus. Коллекции Майкопской опытной станции (Всероссийский научно-исследовательский институт растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР, г. Санкт-Петербург)) и Всероссийского научно-исследовательского института генетики и селекции плодовых растений им. И.В. Мичурина (ВНИИГиСПР, г. Мичуринск) включают различные виды, гибриды рода Malus и сорта яблони вида M. domestica. Данные коллекции играют большую роль не только в сохранении генетического разнообразия рода Malus, но и являются важным селекционным ресурсом для создания новых устойчивых к патогенам и неблагоприятным условиям среды сортов яблони. В коллекции ВИР имеются сорто-

типы народной селекции Антоновок. Особое внимание к исследованию этих сортотипов яблони объясняется наличием у них хозяйственно -ценных признаков, таких как устойчивость ко многим сельскохозяйственным вредителям, а также устойчивость к низким температурам [16— 18]. Материал этих коллекций в целом отражает разнообразие рода Malus и может быть использован для изучения его генетического разнообразия, поиска интересных в селекционном отношении форм.

Таким образом, наша работа была направлена на выявления внутривидового и межвидового разнообразия рода Malus при помощи AFLP-ана-лиза с целью уточнения филогенетических связей внутри рода, решения вопросов систематики, а также установления видовой принадлежности сортов народной селекции Антоновок.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Растительный материал был получен из коллекций ВИР им. Н.И. Вавилова и ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина. Полученный материал представлен 91 образцом (таблица), включающим девять форм Антоновок российской народной селекции (1—9), 32 культурных сорта M. domestica Borkh. (10—41), 49 видов и межвидовых гибридов яблони из пяти секций (в соответствии с классификацией ВИР [19]); индивидуальные номера образцов представлены в скобках в соответствии с таблицей:

♦ Секция Docyniopsis — M. sikkimensis (Wenz.) Koehne. (79).

♦ Секция Sorbomalus — M. florentina (Zucc.) С.К. Schneid. (52), M. kansuensis (Batal.) С.К. Schneid. (56), M. sargentii Rehd. (73), M. sieboldii (Regel.) Rehd. (75), M. transitoria (Batal.) С.К. Schneid. (89), M. toringoides (Rehd.) Hughes. (88).

♦ Секция Gymnomeles — M. baccata Borkh. (44— 46), M. hupehensis (Pamp.) Rehd. (54), M. mandshu-rica (Maxim.) Kom. (57), M. pallasiana Juz. (63), M. sachalinensis (Kom.) Juz. (72).

♦ Секция Malus — M. domestica Borkh. (10—41), M. asiatica Nakai. (43), M. caspiriensis Langenf. (47), M. niedzwetzkyana (Dieck.) С.К. Schneid. (58, 59), M. orientalis (Uglitz.) Juz. (60—62), M. sylvestris (L.) Mill. (84-87), M. pumila Mill. (66, 67), M. sieversii (Ledeb.) МЛ. Roem. (76-78), M. turkmenorum Juz. et. M. Pop. (90).

♦ Секция Chloromeles — M. coronaria (L.) Mill. (51), M. ioensis (Wood.) Britt. (55).

♦ Гибриды — M. x arnoldiana Rehd. (42, M. x floribunda x M. baccata), M. x cerasifera Spach. (48—50, c участием M. baccata), M. x floribunda Sieb. (53, M. baccata x M. sieboldii), M. xplatycarpa Rehd. (64, M. coronaria x M. pumila), M. x prunifolia (Wlld.) Borkh. (65, M. domestica x M. baccata), M. xpurpurea

(Barbier.) Rehd. (68-70, при участии видов разных секций), M. x robusta (Carr.) Rehd. (71, M. baccata x x M. x prunifolia), M. x scheideckerii Spaeth. (74, M. x x floribunda x M. x prunifolia), M. x soulardii (Bailey) Britt. (80, M. ioensis x M. pumila), M. x spectabilis (Ait.) Borkh. (81-83, при участии видов разных секций).

В качестве внешней группы для AFLP-анализа была выбрана груша Pyrus communis L. сорт Бессемянка, семейство Rosaceae.

ДНК выделяли из почек и листьев пророщен-ных черенков растений представителей различных видов и сортов рода Malus по методике Pu-chooa, 2004 г. [20].

Полимеразную цепную реакцию проводили с использованием наборов реактивов производства "Диалат-ЛТД" (Москва) по стандартным методикам в термоциклере PCT-150™ (MJResearch Inc., США) [21]. В исследовании использовались универсальные праймеры для проведения AFLP-ана-лиза, разработанные Vos et al., 1995 г. [22]. Предварительное тестирование 17 пар универсальных праймеров позволило выбрать пять комбинаций праймеров, которые показали высокий уровень полиморфизма: Е 32/М 50, Е 32/М 52, Е 35/М 50, Е 45/М 50, Е 45/М 59. Электрофорез продуктов амплификации проводили в 6%-ном полиа-криламидном геле в 1x ТВЕ-буфере на камере Se-quiGen 38 x 50 см (BioRad, США) с последующим окрашиванием серебром [23]. Наличие (отсутствие) продуктов амплификации на геле регистрировалось визуально, результаты заносились в бинарную матрицу. Для проведения анализа методом главных компонент (PCA) использовалась программа PAST [24].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

AFLP-анализ 91 образца коллекции позволил идентифицировать 399 фрагментов, из которых 360 оказались полиморфными (присутствовали или отсутствовали у конкретного образца). Таким образом, уровень полиморфизма составил 90.2%. Результаты анализа были суммированы в виде бинарной матрицы, обработаны с помощью программы Past (PCA-анализ), в которой генетические расстояния автоматически были рассчитаны по коэффициенту Дайса (Dice coefficient). Полученная диаграмма представлена на рисунке.

На диаграмме выделяются четыре группы образцов яблони (А (подгруппы al и а2), В, С, D), хорошо обособленные друг от друга.

Группа А расположена в левой верхней части диаграммы. В нее входят виды секции Malus (настоящие яблони). Здесь заметно выделяются два полюса концентрации образцов. Слева (подгруппа al) располагаются виды секции Malus Европейского и Центрально-Азиатского регионов

Список образцов, используемых в работе

Вид,сорт № п.п. Каталожный номер (при наличии) Коллекция

Сорта народной селекции Антоновок

Антоновка из Дондуковской 1 10856 Коллекция Майкопской опытной станции

Антоновка Каменичка 2 64 То же

Антоновка Обыкновенная 3 21190 »

Антоновка Ольгинская 4 56 »

Антоновка Полуторафунтовая 5 76 »

Антоновка Зимняя 6 13400 »

Антоновка из Севастопольской 7 8920 »

Антоновка Красная 8 21 652 »

Антоновка Краснобочка 9 66 »

Сорта вида M. domestica Borkh. (яблоня домашняя)

Golden Spayer 10 1601 Коллекция Майкопской опытной станции

Goldspur 11 28762 То же

Golden Delishes 12 17477 »

Spay Gold 13 29529 »

Borkh. Golden Rezistern 14 31 482 »

Jonagold 15 43508 »

Golden Spur 16 25083 »

Ренет Симиренко 17 65 »

Кавказская самоплодная 18 Коллекция ВНИИГиСПР им. И.В. Мичурина

Якутская 19 То же

Лигол 20 »

Бессемянка мичуринская 21 »

Juliet 22 »

Фрегат 23 »

Белорусская сладкая 24 »

Fostbite 25 »

Rowile 26 »

Chestnut crub 27 »

Гала 28 »

Дочь Коричного 29 »

Флорина 30 »

Сябрина 31 »

Топаз 32 »

Академик Казаков 33 »

Курнаковс

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Биология»